JP5800994B2 - Refrigeration apparatus and control method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、複数の冷凍サイクル(冷媒循環回路)を備えた冷凍装置と、その制御方法に関するものである。 The present invention relates to a refrigeration apparatus including a plurality of refrigeration cycles (refrigerant circulation circuits) and a control method thereof.
従来の冷凍装置として、例えば、高温側(高段側、一次側)の冷凍サイクル(以下、高温側サイクルという)と、低温側(低段側、二次側)の冷凍サイクル(以下、低温側サイクルという)と、を備えた冷凍装置がある(例えば、特許文献1参照)。
このような冷凍装置では、高温側サイクルの蒸発器と低温側サイクルの凝縮器とでカスケードコンデンサが構成される。
高温側サイクルの冷媒と低温側サイクルの冷媒とは、カスケードコンデンサにおいて熱交換する。
低温側サイクルの冷媒と冷凍室の室内空気等の冷却対象とは、低温側サイクルの蒸発器において熱交換する。As a conventional refrigeration apparatus, for example, a refrigeration cycle (hereinafter, referred to as a high temperature side cycle) on a high temperature side (hereinafter referred to as a high temperature side cycle) and a refrigeration cycle (hereinafter referred to as a low temperature side) A refrigerating apparatus having a cycle) (see, for example, Patent Document 1).
In such a refrigeration apparatus, a cascade condenser is composed of an evaporator in the high temperature side cycle and a condenser in the low temperature side cycle.
The refrigerant in the high temperature side cycle and the refrigerant in the low temperature side cycle exchange heat in the cascade condenser.
Heat is exchanged between the refrigerant in the low-temperature side cycle and the object to be cooled, such as indoor air in the freezer compartment, in the evaporator in the low-temperature side cycle.
このような冷凍装置では、低温側サイクルの冷凍負荷が小さくなると、制御部は、低温側サイクルの膨張弁を閉方向に動作させ、低温側サイクルの圧縮機の冷媒の吸入量を減少させる。
低温側サイクルの圧縮機の冷媒の吸入量が圧縮機の最小吸入量に達した状態で、低温側サイクルの冷凍負荷が更に小さくなると、制御部は、低温側サイクルの圧縮機の運転を停止して、つまり低温側サイクルの循環を停止状態にして、低温側サイクルの圧縮機の冷媒の吸入量が過剰となって低温側サイクルの低圧側圧力が低下することを防止する。
なお、このような制御は、低圧カット制御と呼ばれる。
また、低温側サイクルの圧縮機が故障する等の異常が発生した際にも、低圧カット制御と同様に、低温側サイクルの循環が停止状態になる。
また、低温側サイクルの蒸発器の霜取運転等においても、低圧カット制御と同様に、低温側サイクルの循環が停止状態になる場合がある。In such a refrigeration apparatus, when the refrigeration load of the low temperature side cycle decreases, the control unit operates the expansion valve of the low temperature side cycle in the closing direction to reduce the amount of refrigerant sucked by the compressor of the low temperature side cycle.
If the refrigerant intake amount of the low-temperature cycle compressor reaches the minimum intake amount of the compressor and the refrigeration load in the low-temperature cycle is further reduced, the control unit stops the operation of the compressor in the low-temperature cycle. In other words, the circulation of the low temperature side cycle is stopped, and the refrigerant suction amount of the compressor of the low temperature side cycle is excessively prevented from decreasing the low pressure side pressure of the low temperature side cycle.
Such control is called low-pressure cut control.
Also, when an abnormality such as a failure of the compressor in the low temperature side cycle occurs, the circulation in the low temperature side cycle is stopped as in the low pressure cut control.
Also, in the defrosting operation of the evaporator in the low temperature side cycle, the circulation in the low temperature side cycle may be stopped, as in the low pressure cut control.
そして、このような冷凍装置では、低温側サイクルの冷媒として、CO2冷媒のような臨界温度の低い冷媒が使用される場合がある。
そのような冷凍装置が、冷媒の臨界温度と比較して外気の温度が高い環境で使用された場合には、上述のように低温側サイクルの循環が停止状態になった際に、低温側サイクルの冷媒が外気によって暖められて気相状態となり、低温側サイクルの圧力が上昇する。In such a refrigeration apparatus, a refrigerant having a low critical temperature, such as a CO 2 refrigerant, may be used as a refrigerant for the low temperature side cycle.
When such a refrigeration system is used in an environment where the temperature of the outside air is higher than the critical temperature of the refrigerant, when the circulation of the low temperature side cycle is stopped as described above, the low temperature side cycle The refrigerant is heated by the outside air to be in a gas phase, and the pressure of the low temperature side cycle is increased.
そのため、従来の冷凍装置では、上述のような低温側サイクルの圧力の上昇に対応するべく、低温側サイクルを構成する各部材の構造が頑丈である必要があり(例えば、肉厚が厚い必要があり)、コスト及び重量等が増加してしまうという問題点があった。 Therefore, in the conventional refrigeration apparatus, the structure of each member constituting the low-temperature cycle needs to be strong (for example, the wall thickness needs to be thick) in order to cope with the increase in the pressure of the low-temperature cycle as described above. There is a problem that the cost and weight increase.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、低温側サイクルの循環が停止状態となった際に生じる低温側サイクルの圧力の上昇が抑制された冷凍装置と、その制御方法を得るものである。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and a refrigeration apparatus in which an increase in the pressure of the low-temperature side cycle, which occurs when the circulation of the low-temperature side cycle is stopped, is controlled, and its control Get the method.
本発明に係る冷凍装置は、第1圧縮機、第1凝縮器、第1絞り装置、及び第1蒸発器が順次配管接続され、冷媒が循環する第1冷媒回路と、第2圧縮機、第2凝縮器、受液器、第2絞り装置、及び第2蒸発器が順次配管接続され、冷媒が循環する第2冷媒回路と、前記第1蒸発器と前記第2凝縮器とで構成され、前記第1蒸発器を流れる冷媒と前記第2凝縮器を流れる冷媒とが熱交換を行うカスケードコンデンサと、前記第1圧縮機及び前記第2圧縮機の運転を制御する制御部と、を備え、前記受液器は、前記カスケードコンデンサの下方に配置されており、前記制御部は、前記第2圧縮機の運転が停止している際に、前記第1圧縮機の運転を稼働させ、前記第2圧縮機の運転が停止し、且つ、前記第1圧縮機の運転が稼働している際に、前記第2冷媒回路の高圧側圧力に基づいて、前記第1圧縮機の周波数及び前記第1絞り装置の開度の少なくともいずれか一方を制御するものである。 A refrigeration apparatus according to the present invention includes a first refrigerant circuit in which a first compressor, a first condenser, a first throttling device, and a first evaporator are sequentially connected by piping to circulate refrigerant, a second compressor, 2 condenser, liquid receiver, second expansion device, and second evaporator are connected in series, the second refrigerant circuit through which the refrigerant circulates, the first evaporator and the second condenser, A cascade condenser that performs heat exchange between the refrigerant flowing through the first evaporator and the refrigerant flowing through the second condenser, and a controller that controls the operation of the first compressor and the second compressor . The liquid receiver is disposed below the cascade capacitor, and the control unit operates the first compressor when the operation of the second compressor is stopped. 2 When the operation of the compressor is stopped and the operation of the first compressor is operating, Based on the high-pressure side pressure of the second refrigerant circuit, and controls at least one of the opening degree of frequency and said first throttle device of the first compressor.
本発明に係る冷凍装置は、カスケードコンデンサの下方に受液器が配置されることで、第2冷媒回路の循環が停止状態となった際に、第1冷媒回路の冷媒によって凝縮液化された第2冷媒回路の冷媒が、受液器に迅速に回収されるため、第2冷媒回路の圧力の上昇を抑制することができる。 In the refrigeration apparatus according to the present invention, the liquid receiver is disposed below the cascade condenser, so that when the circulation of the second refrigerant circuit is stopped, the refrigerant is condensed and liquefied by the refrigerant of the first refrigerant circuit. Since the refrigerant in the two refrigerant circuits is quickly collected in the liquid receiver, an increase in the pressure in the second refrigerant circuit can be suppressed.
本発明に係る冷凍装置について、図面を用いて説明する。
なお、以下では、2つの冷凍サイクルを備えた冷凍装置(二元冷凍装置)について説明するが、本発明に係る冷凍装置には、3つ以上の冷凍サイクルを備えた冷凍装置(多元冷凍装置)が含まれる。
また、細かい構造については、適宜図示を簡略化又は省略している。
また、重複する説明については、適宜簡略化又は省略している。The refrigeration apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
In the following description, a refrigeration apparatus (two-way refrigeration apparatus) provided with two refrigeration cycles will be described. Is included.
Further, the illustration of the fine structure is simplified or omitted as appropriate.
In addition, overlapping descriptions are simplified or omitted as appropriate.
実施の形態1.
以下に、実施の形態1に係る冷凍装置を説明する。
なお、以下では、低圧カット制御によって低温側サイクルの循環が停止される場合について説明するが、本発明には、例えば、低温側サイクルの圧縮機の故障、低温側サイクルの蒸発器の霜取運転等、低圧カット制御以外によって低温側サイクルの循環が停止される場合が含まれる。
(冷凍装置の構成)
実施の形態1に係る冷凍装置の構成について説明する。
図1は、実施の形態1に係る冷凍装置の、構成を示す図である。
図1に示すように、冷凍装置1は、高温側サイクル11と、低温側サイクル21と、カスケードコンデンサ51と、制御部61と、を有する。
高温側サイクル11は、本発明における「第1冷媒回路」に相当する。
低温側サイクル21は、本発明における「第2冷媒回路」に相当する。
Hereinafter, the refrigeration apparatus according to
In the following, the case where the circulation of the low temperature side cycle is stopped by the low pressure cut control will be described, but the present invention includes, for example, a compressor failure in the low temperature side cycle, and a defrosting operation of the evaporator in the low temperature side cycle. The case where the circulation of the low temperature side cycle is stopped by other than the low pressure cut control is included.
(Configuration of refrigeration equipment)
The configuration of the refrigeration apparatus according to
1 is a diagram illustrating a configuration of a refrigeration apparatus according to
As shown in FIG. 1, the
The high
The low
高温側サイクル11は、高温側圧縮機12と、高温側凝縮器13と、高温側膨張弁14と、高温側蒸発器15と、を有する。
高温側圧縮機12は、本発明における「第1圧縮機」に相当する。
高温側凝縮器13は、本発明における「第1凝縮器」に相当する。
高温側膨張弁14は、本発明における「第1絞り装置」に相当する。
高温側蒸発器15は、本発明における「第1蒸発器」に相当する。
高温側圧縮機12と高温側凝縮器13と高温側膨張弁14と高温側蒸発器15とは、直列に接続される。The high
The high
The high
The high temperature
The high
The high
低温側サイクル21は、低温側圧縮機22と、中間冷却器23と、低温側凝縮器24と、受液器25と、冷却ユニット41と、アキュムレータ26と、を有する。
低温側圧縮機22は、本発明における「第2圧縮機」に相当する。
低温側凝縮器24は、本発明における「第2凝縮器」に相当する。
低温側圧縮機22と中間冷却器23と低温側凝縮器24と受液器25と冷却ユニット41とアキュムレータ26とは、直列に接続される。
受液器25の出口側と冷却ユニット41の入口側との間には、サービスバルブ27が設けられる。
冷却ユニット41の出口側とアキュムレータ26の入口側との間には、サービスバルブ28が設けられる。
冷却ユニット41は、サービスバルブ27、28によって冷凍装置1から分離可能である。
サービスバルブ27、28が設けられず、冷却ユニット41が分離不能であってもよい。
なお、低温側サイクル21に、冷媒の量又は状態を確認するためのサイトグラス(図示せず)、配管内の水分を吸収するドライヤ(図示せず)等が設けられてもよい。The low
The low
The low
The low
A
A
The
The
The low
高温側蒸発器15と低温側凝縮器24とは、カスケードコンデンサ51を構成する。
高温側サイクル11の冷媒と低温側サイクル21の冷媒とは、カスケードコンデンサ51において熱交換を行う。The high
The refrigerant in the high
図2は、実施の形態1に係る冷凍装置の、斜視図である。
図2に示すように、受液器25は、カスケードコンデンサ51の下方に配置される。
受液器25と低温側凝縮器24とは、例えば外径φ15.88mmの配管29で接続される。
なお、図2では、カスケードコンデンサ51が、直列に接続された2台のプレート式熱交換器が横方向に並べられたものである場合を示す。
また、図2では、冷却ユニット41が分離されている場合を示す。2 is a perspective view of the refrigeration apparatus according to
As shown in FIG. 2, the
The
FIG. 2 shows a case where the
FIG. 2 shows a case where the cooling
冷却ユニット41は、低温側第1電磁弁42と、低温側膨張弁43と、低温側蒸発器44と、を有する。
低温側膨張弁43は、本発明における「第2絞り装置」に相当する。
低温側蒸発器44は、本発明における「第2蒸発器」に相当する。
低温側第1電磁弁42と低温側膨張弁43と低温側蒸発器44とは、直列に接続される。
低温側蒸発器44は、冷凍室に設けられる。
冷凍室には、例えば、スーパーマーケットに設置される冷凍庫のショーケース又は食品加工場に設置されるユニットクーラの冷凍室等が含まれる。
冷却ユニット41には、既設の冷凍室に設けられた冷却ユニットが流用されてもよい。The cooling
The low temperature
The low
The low temperature side first
The low
The freezer compartment includes, for example, a freezer showcase installed in a supermarket or a unit cooler freezer installed in a food processing plant.
A cooling unit provided in an existing freezer compartment may be used for the
高温側サイクル11の冷媒として、例えば、HFC冷媒(R410A、R404A、R32、R407C)、HFO冷媒、HC冷媒等が使用される。
低温側サイクル21の冷媒として、例えば、地球温暖化係数(GWP)が1であるCO2冷媒が使用される。As the refrigerant of the high
As the refrigerant of the low
制御部61には、少なくとも、高温側圧縮機12と、低温側圧縮機22と、低温側膨張弁43と、温度センサ62と、低温側高圧圧力センサ63と、低温側低圧圧力センサ64と、が接続される。
温度センサ62は、冷凍室の室内空気等の冷却対象の温度を検出する。
低温側高圧圧力センサ63は、例えば、中間冷却器23の出口側と低温側凝縮器24の入口側との間に設けられ、低温側サイクル21の高圧側圧力を検出する。
低温側高圧圧力センサ63は、低温側圧縮機22の出口側と低温側膨張弁43の入口側との間であれば、何処に設けられてもよい。
低温側低圧圧力センサ64は、例えば、サービスバルブ28とアキュムレータ26の入口側との間に設けられ、低温側サイクル21の低圧側圧力を検出する。
低温側低圧圧力センサ64は、低温側膨張弁43の出口側と低温側圧縮機22の入口側との間であれば、何処に設けられてもよい。The
The
The low temperature side
The low temperature side
The low temperature side
The low temperature side
(冷凍装置の動作)
実施の形態1に係る冷凍装置の動作について説明する。
まず、高温側サイクル11の動作について説明する。
高温側圧縮機12から吐出された高温高圧で気相状態の冷媒は、高温側凝縮器13へ流入する。
高温側凝縮器13へ流入した冷媒は、外気との熱交換によって凝縮液化され、高圧で液相状態の冷媒となる。
この高圧で液相状態の冷媒は、高温側膨張弁14で減圧され、低温低圧で気液二相状態の冷媒となる。
この低温低圧で気液二相状態の冷媒は、カスケードコンデンサ51で低温側サイクル21の冷媒によって加熱されて(低温側サイクル21の冷媒を冷却して)蒸発し、低圧で気相状態の冷媒となる。
この低圧で気相状態の冷媒は、高温側圧縮機12へ流入する。(Operation of refrigeration equipment)
The operation of the refrigeration apparatus according to
First, the operation of the high
The high-temperature and high-pressure gas-phase refrigerant discharged from the high-
The refrigerant flowing into the high
This high-pressure and liquid-phase refrigerant is depressurized by the high-temperature
This low-temperature low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant is heated by the
This low-pressure, gas-phase refrigerant flows into the high-
次に、低温側サイクル21の動作について説明する。
低温側圧縮機22から吐出された高温高圧で気相状態の冷媒は、中間冷却器23で冷却され、カスケードコンデンサ51へ流入する。
カスケードコンデンサ51へ流入した冷媒は、高温側サイクル11の冷媒によって凝縮液化され、高圧で液相状態の冷媒となる。
この高圧で液相状態の冷媒は、受液器25とサービスバルブ27と低温側第1電磁弁42とを通って、低温側膨張弁43に流入する。
低温側膨張弁43に流入した高圧で液相状態の冷媒は、減圧され、低温低圧で気液二相状態の冷媒となる。
この低温低圧で気液二相状態の冷媒は、低温側蒸発器44で冷凍室の室内空気等によって加熱されて(冷凍室の室内空気等を冷却して)蒸発し、低圧で気相状態の冷媒となる。
この低圧で気相状態の冷媒は、サービスバルブ28とアキュムレータ26とを通って、低温側圧縮機22へ流入する。Next, the operation of the low
The high-temperature and high-pressure gas-phase refrigerant discharged from the low-
The refrigerant that has flowed into the
The high-pressure and liquid-phase refrigerant flows into the low-temperature
The high-pressure and liquid-phase refrigerant that has flowed into the low-temperature
The refrigerant in the gas-liquid two-phase state at low temperature and low pressure is heated by the room air in the freezer compartment by the low temperature side evaporator 44 (cools the room air in the freezer compartment) and evaporates, and is in a gas phase state at low pressure. Becomes a refrigerant.
The low-pressure gas-phase refrigerant flows into the low-
次に、制御部61の動作について説明する。
なお、以下では、制御部61の動作の一例について説明するが、本発明には、制御部61の他の動作が含まれる。
図3は、実施の形態1に係る冷凍装置の、制御部の動作のフローチャートである。
ステップ31において、制御部61は、高温側圧縮機12と低温側圧縮機22とを稼働状態にし、温度センサ62で検出された温度が目標温度に近い程開度が小さくなるように、低温側膨張弁43の開度を制御する。Next, the operation of the
In the following, an example of the operation of the
FIG. 3 is a flowchart of the operation of the control unit of the refrigeration apparatus according to
In
ステップ32において、制御部61は、低温側低圧圧力センサ64で検出された圧力が予め設定された下限圧力(以下、第1の設定下限圧力という)以下であるか否かを判定する。
第1の設定下限圧力は、本発明における「第3の基準圧力」に相当する。
制御部61は、Noの場合は、ステップ31に進む。
制御部61は、Yesの場合は、ステップ33に進む。In
The first set lower limit pressure corresponds to the “third reference pressure” in the present invention.
In the case of No, the
In the case of Yes, the
ステップ33において、制御部61は、低温側圧縮機22の運転を停止状態にし、高温側圧縮機12の運転を稼働状態にする。
In
ステップ34において、制御部61は、低温側低圧圧力センサ64で検出された圧力が予め設定された下限圧力(以下、第2の設定下限圧力という)を超え、且つ、低温側高圧圧力センサ63で検出された圧力が予め設定された上限圧力(以下、第1の設定上限圧力という)以下であるか否かを判定する。
第2の設定下限圧力は、本発明における「第1の基準圧力」に相当する。
第1の設定上限圧力は、本発明における「第2の基準圧力」に相当する。
制御部61は、Noの場合は、ステップ33に進む。
制御部61は、Yesの場合は、ステップ31に進む。
ステップ34における第2の設定下限圧力は、ステップ32における第1の設定下限圧力と同一でもよく、また、異なってもよい。
第1の設定上限圧力は、例えば、6.9MPaである。In
The second set lower limit pressure corresponds to the “first reference pressure” in the present invention.
The first set upper limit pressure corresponds to the “second reference pressure” in the present invention.
In the case of No, the
If yes, the
The second set lower limit pressure in
The first set upper limit pressure is, for example, 6.9 MPa.
なお、例えば、低温側圧縮機22の故障、低温側蒸発器44の霜取運転等、低圧カット制御以外によって低温側サイクル21の循環が停止される場合には、上述のステップ33以外のステップは行われない。
In addition, for example, when the circulation of the low
(冷凍装置の作用)
実施の形態1に係る冷凍装置の作用について説明する。
低温側サイクル21の冷媒がCO2冷媒等のように臨界温度の低い冷媒であり、その臨界温度と比較して外気の温度が高い環境で冷凍装置1が使用される場合には、低温側サイクル21の循環が停止すると、低温側サイクル21の冷媒は外気によって暖められて気相状態となり、低温側サイクル21の圧力が上昇する。
なお、CO2冷媒の臨界温度は、約31℃である。(Operation of refrigeration equipment)
The operation of the refrigeration apparatus according to
When the refrigerant of the low
The critical temperature of the CO 2 refrigerant is about 31 ° C.
実施の形態1に係る冷凍装置では、制御部61が、低温側サイクル21の循環が停止した状態で、高温側圧縮機12を運転させて、高温側サイクル11の循環を稼働状態にする。
そのため、低温側サイクル21の気相状態の冷媒は、カスケードコンデンサ51で高温側サイクル11の冷媒によって凝縮液化され、液相状態の冷媒となる。
そして、受液器25とカスケードコンデンサ51が等しい圧力であるため、液相状態となった冷媒は、配管29を通って、カスケードコンデンサ51の下方に配置された受液器25に、重力によって流下する。In the refrigeration apparatus according to the first embodiment, the
Therefore, the refrigerant in the gas phase state of the low
Since the
このように、実施の形態1に係る冷凍装置では、カスケードコンデンサ51の下方に受液器25が配置されることで、低温側サイクル21の循環が停止状態となった際に、高温側サイクル11の冷媒によって凝縮液化された低温側サイクル21の冷媒が、受液器25に迅速に回収されるため、低温側サイクル21の圧力の上昇を抑制することができる。
そのため、低温側サイクル21を構成する各部材のコスト及び重量等が削減される。As described above, in the refrigeration apparatus according to
Therefore, the cost and weight of each member constituting the low
(変形例)
実施の形態1に係る冷凍装置では、制御部61が、低温側サイクル21の循環が停止した状態で、高温側圧縮機12を単に運転させる場合を説明している。
制御部61が、低温側高圧圧力センサ63で検出された圧力に基づいて、高温側圧縮機12の周波数及び高温側膨張弁14の開度の少なくともいずれか一方を制御しつつ、高温側圧縮機12を運転させてもよい。(Modification)
In the refrigeration apparatus according to
The
図4は、実施の形態1に係る冷凍装置の、制御部の動作の変形例のフローチャートである。
そのような場合には、図4に示すように、制御部61は動作する。
ステップ41、42、44は、図3におけるステップ31、32、34と同様である。
ステップ43において、制御部61は、低温側圧縮機22の運転を停止状態にし、低温側高圧圧力センサ63で検出された圧力が高い程、高温側圧縮機12の周波数が高く、また、高温側膨張弁14の開度が小さくなるように制御しつつ、高温側圧縮機12の運転を稼働状態にする。
高温側圧縮機12の周波数及び高温側膨張弁14の開度の少なくともいずれか一方が、低温側高圧圧力センサ63で検出された圧力に応じて、連続的に変化されてもよく、また、階段状に変化されてもよい。FIG. 4 is a flowchart of a modified example of the operation of the control unit of the refrigeration apparatus according to
In such a case, the
In
At least one of the frequency of the high
制御部61は、ステップ33又はステップ43において、低温側高圧圧力センサ63で検出された圧力が予め設定された上限圧力(以下、第2の設定上限圧力という)を超える場合のみ、高温側圧縮機12の運転を稼働状態にしてもよい。
そのような場合における第2の設定上限圧力は、ステップ34又はステップ44における第1の設定上限圧力と同一でもよく、また、異なってもよい。Only when the pressure detected by the low temperature side
The second set upper limit pressure in such a case may be the same as or different from the first set upper limit pressure in
制御部61は、ステップ33又はステップ43において、低温側サイクル21の循環が停止してから予め設定された時間(以下、第1の設定時間という)が経過した場合のみ、高温側圧縮機12の運転を稼働状態にしてもよい。
そのような場合には、制御部61は、低温側サイクル21の循環が停止してから第1の設定時間が経過した後に、高温側圧縮機12の運転を連続的に稼働させてもよく、また、断続的に稼働させてもよい。Only when a preset time (hereinafter referred to as a first set time) elapses after the circulation of the low
In such a case, the
また、制御部61は、ステップ33又はステップ43において、低温側高圧圧力センサ63で検出された圧力に基づいて、低温側サイクル21の圧力が低下しているか否か、つまり、受液器25に冷媒が流下しているか否かを、監視してもよい。
そのような場合には、制御部61は、受液器25に冷媒が流下していないと判定すると、警報信号を発する。
なお、受液器25に温度センサ(図示せず)が設けられ、制御部61が、その温度センサで検出された温度に基づいて、受液器25に冷媒が流下しているか否かを判定してもよい。Further, the
In such a case, if the
The
また、実施の形態1に係る冷凍装置では、図2に示すように、カスケードコンデンサ51が、直列に接続された2台のプレート式熱交換器が横方向に並べられたものであるが、カスケードコンデンサ51は、そのようなものに限定されない。
カスケードコンデンサ51は、プレート式熱交換器に限定されず、シェルアンドチューブ式熱交換器でもよい。
カスケードコンデンサ51は、1台の熱交換器でもよく、また、3台以上の熱交換器が並べられたものでもよい。
カスケードコンデンサ51は、複数の熱交換器が並列に接続されたものでもよく、また、複数の熱交換器が縦方向に並べられたものでもよい。Further, in the refrigeration apparatus according to
The
The
The
図5は、実施の形態1に係る冷凍装置の、カスケードコンデンサの変形例を示す図である。
図5に示すように、直列に接続された複数の熱交換器が縦方向に並べられた場合には、高温側蒸発器15によって凝縮液化された低温側サイクル21の冷媒が、重力によって滞りなく流下することができ、低温側サイクル21の圧力の上昇を更に抑制することが可能である。FIG. 5 is a diagram showing a modification of the cascade condenser of the refrigeration apparatus according to
As shown in FIG. 5, when a plurality of heat exchangers connected in series are arranged in the vertical direction, the refrigerant of the low
実施の形態2.
以下、実施の形態2に係る冷凍装置について説明する。
なお、実施の形態1に係る冷凍装置と重複する説明については、適宜簡略化又は省略している。
(冷凍装置の構成)
実施の形態2に係る冷凍装置の構成について説明する。
図6は、実施の形態2に係る冷凍装置の、構成を示す図である。
図6に示すように、冷凍装置2は、高温側サイクル11と、低温側サイクル30と、カスケードコンデンサ51と、制御部65と、を有する。
Hereinafter, the refrigeration apparatus according to
In addition, about the description which overlaps with the freezing apparatus which concerns on
(Configuration of refrigeration equipment)
A configuration of the refrigeration apparatus according to
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of the refrigeration apparatus according to
As shown in FIG. 6, the
低温側サイクル30は、低温側圧縮機22と、中間冷却器23と、低温側凝縮器24と、受液器25と、冷却ユニット41と、アキュムレータ26と、を有する。
低温側凝縮器24の出口側と受液器25の入口側との間には、流量調整弁31が設けられる。The low
Between the outlet side of the low
制御部65には、少なくとも、高温側圧縮機12と、低温側圧縮機22と、流量調整弁31と、低温側膨張弁43と、温度センサ62と、低温側高圧圧力センサ63と、低温側低圧圧力センサ64と、が接続される。
The
(冷凍装置の動作)
実施の形態2に係る冷凍装置の動作について説明する。
図7は、実施の形態2に係る冷凍装置の、制御部の動作のフローチャートである。
図7に示すように、制御部65は動作する。
ステップ71、72、74は、図3におけるステップ31、32、34と同様である。
ステップ73において、制御部65は、低温側圧縮機22の運転を停止状態にし、流量調整弁31を開きつつ、高温側圧縮機12の運転を稼働状態にする。(Operation of refrigeration equipment)
The operation of the refrigeration apparatus according to
FIG. 7 is a flowchart of the operation of the control unit of the refrigeration apparatus according to
As shown in FIG. 7, the
In
制御部65は、ステップ73において、流量調整弁31を、一定の開度で開いてもよい。
また、制御部65は、ステップ73において、流量調整弁31を、低温側高圧圧力センサ63で検出された圧力が高い程大きくなるような開度で開いてもよい。
そのような場合には、流量調整弁31の開度は、低温側高圧圧力センサ63で検出された圧力に応じて、連続的に変化されてもよく、また、階段状に変化されてもよい。In
In
In such a case, the opening degree of the
制御部65は、ステップ73において、低温側高圧圧力センサ63で検出された圧力が予め設定された上限圧力(以下、第3の設定上限圧力という)を超える場合のみ、流量調整弁31を、一定の開度で、又は、低温側高圧圧力センサ63で検出された圧力に応じた開度で開いてもよい。
そのような場合における第3の設定上限圧力は、ステップ74における第1の設定上限圧力と同一でもよく、また、異なってもよい。The
In such a case, the third set upper limit pressure may be the same as or different from the first set upper limit pressure in step 74.
制御部65は、ステップ73において、低温側サイクル30の循環が停止してから予め設定された時間(以下、第2の設定時間という)が経過した場合のみ、流量調整弁31を開いてもよい。
そのような場合には、制御部65は、低温側サイクル30の循環が停止してから第2の設定時間が経過した後に、流量調整弁31を開き続けてもよく、また、流量調整弁31を断続的に開いてもよい。In
In such a case, the
(冷凍装置の作用)
実施の形態2に係る冷凍装置の作用について説明する。
実施の形態2に係る冷凍装置では、制御部65が、低温側サイクル30の冷媒の循環が停止した状態で、流量調整弁31を開きつつ高温側圧縮機12を運転させる。
そのため、低温側凝縮器24から受液器25に冷媒が更に円滑に流下することができ、高温側サイクル11の冷媒によって凝縮液化された冷媒が、更に迅速に受液器25に回収されるため、低温側サイクル30の圧力の上昇が更に抑制される。(Operation of refrigeration equipment)
The operation of the refrigeration apparatus according to
In the refrigeration apparatus according to
Therefore, the refrigerant can flow more smoothly from the low
(変形例)
実施の形態2に係る冷凍装置では、制御部65が、流量調整弁31の開閉を制御しているが、流量調整弁31が手動で開閉されてもよい。(Modification)
In the refrigeration apparatus according to
実施の形態2に係る冷凍装置では、制御部65が、低温側サイクル30の循環が停止した状態で、高温側圧縮機12を単に運転させる場合を説明している。
制御部65が、図4に示すように、低温側高圧圧力センサ63で検出された圧力に基づいて、高温側圧縮機12の周波数及び高温側膨張弁14の開度の少なくともいずれか一方を制御しつつ、高温側圧縮機12を運転させてもよい。In the refrigeration apparatus according to
As shown in FIG. 4, the
実施の形態3.
以下、実施の形態3に係る冷凍装置について説明する。
なお、実施の形態1及び実施の形態2に係る冷凍装置と重複する説明については、適宜簡略化又は省略している。
(冷凍装置の構成)
実施の形態3に係る冷凍装置の構成について説明する。
図8は、実施の形態3に係る冷凍装置の、構成を示す図である。
図8に示すように、冷凍装置3は、高温側サイクル11と、低温側サイクル32と、カスケードコンデンサ51と、制御部66と、を有する。
Hereinafter, the refrigeration apparatus according to
In addition, about the description which overlaps with the refrigeration apparatus which concerns on
(Configuration of refrigeration equipment)
The configuration of the refrigeration apparatus according to
FIG. 8 is a diagram illustrating the configuration of the refrigeration apparatus according to
As shown in FIG. 8, the
低温側サイクル32は、低温側圧縮機22と、中間冷却器23と、低温側凝縮器24と、受液器25と、冷却ユニット41と、アキュムレータ26と、を有する。
受液器25の上部と低温側凝縮器24の入口側とが、バイパス管33によって接続される。
バイパス管33には、低温側第2電磁弁34が設けられる。The low
The upper part of the
The
制御部66には、少なくとも、高温側圧縮機12と、低温側圧縮機22と、低温側第2電磁弁34と、低温側膨張弁43と、温度センサ62と、低温側高圧圧力センサ63と、低温側低圧圧力センサ64と、が接続される。
The
(冷凍装置の動作)
実施の形態3に係る冷凍装置の動作について説明する。
図9は、実施の形態3に係る冷凍装置の、制御部の動作のフローチャートである。
図9に示すように、制御部66は動作する。
ステップ91、92、94は、図3におけるステップ31、32、34と同様である。
ステップ93において、制御部66は、低温側圧縮機22の運転を停止状態にし、低温側第2電磁弁34を開きつつ、高温側圧縮機12の運転を稼働状態にする。(Operation of refrigeration equipment)
The operation of the refrigeration apparatus according to
FIG. 9 is a flowchart of the operation of the control unit of the refrigeration apparatus according to
As shown in FIG. 9, the
In step 93, the
制御部66は、ステップ93において、低温側高圧圧力センサ63で検出された圧力が予め設定された上限圧力(以下、第4の設定上限圧力という)を超える場合のみ、低温側第2電磁弁34を開いてもよい。
そのような場合における第4の設定上限圧力は、ステップ94における第1の設定上限圧力と同一でもよく、また、異なってもよい。Only when the pressure detected by the low temperature side
In such a case, the fourth set upper limit pressure may be the same as or different from the first set upper limit pressure in step 94.
制御部66は、ステップ93において、低温側サイクル32の循環が停止してから予め設定された時間(以下、第3の設定時間という)が経過した場合のみ、低温側第2電磁弁34を開いてもよい。
そのような場合には、制御部66は、低温側サイクル32の循環が停止してから第3の設定時間が経過した後に、低温側第2電磁弁34を開き続けてもよく、また、低温側第2電磁弁34を断続的に開いてもよい。In step 93, the
In such a case, the
(冷凍装置の作用)
実施の形態3に係る冷凍装置の作用について説明する。
実施の形態3に係る冷凍装置では、制御部66が、低温側サイクル32の冷媒の循環が停止した状態で、低温側第2電磁弁34を開きつつ高温側圧縮機12を運転させる。
そのため、気相状態となった冷媒が、バイパス管33を通って低温側凝縮器24に導かれ、高温側サイクル11の冷媒によって凝縮液化された冷媒が、低温側凝縮器24から受液器25に更に円滑に流下することができ、低温側サイクル32の圧力の上昇が更に抑制される。(Operation of refrigeration equipment)
The operation of the refrigeration apparatus according to
In the refrigeration apparatus according to
Therefore, the refrigerant in a gas phase state is guided to the low
(変形例)
実施の形態3に係る冷凍装置では、制御部66が、低温側第2電磁弁34の開閉を制御しているが、バイパス管33にバルブが設けられ、バルブが手動で開閉されてもよい。(Modification)
In the refrigeration apparatus according to
実施の形態3に係る冷凍装置では、制御部66が、低温側サイクル32の循環が停止した状態で、高温側圧縮機12を単に運転させる場合を説明している。
制御部66が、図4に示すように、低温側高圧圧力センサ63で検出された圧力に基づいて、高温側圧縮機12の周波数及び高温側膨張弁14の開度の少なくともいずれか一方を制御しつつ、高温側圧縮機12を運転させてもよい。
また、実施の形態2に係る冷凍装置のように、低温側凝縮器24の出口側と受液器25の入口側との間に、流量調整弁31が設けられてもよい。In the refrigeration apparatus according to
As shown in FIG. 4, the
Further, as in the refrigeration apparatus according to
実施の形態4.
以下、実施の形態4に係る冷凍装置について説明する。
なお、実施の形態1乃至実施の形態3に係る冷凍装置と重複する説明については、適宜簡略化又は省略している。
(冷凍装置の構成)
実施の形態4に係る冷凍装置の構成について説明する。
図10は、実施の形態4に係る冷凍装置の、構成を示す図である。
図10に示すように、冷凍装置4は、高温側サイクル16と、低温側サイクル21と、カスケードコンデンサ51と、制御部67と、を有する。
Hereinafter, the refrigeration apparatus according to
In addition, about the description which overlaps with the refrigeration apparatus which concerns on
(Configuration of refrigeration equipment)
The configuration of the refrigeration apparatus according to
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a refrigeration apparatus according to
As shown in FIG. 10, the
高温側サイクル16は、高温側圧縮機12と、高温側凝縮器13と、高温側膨張弁14と、高温側蒸発器15と、を有する。
高温側膨張弁14の出口側と高温側蒸発器15の入口側との間には、サービスバルブ17が設けられる。
高温側蒸発器15の出口側と高温側圧縮機12の入口側との間には、サービスバルブ18が設けられる。
低温側サイクル21とカスケードコンデンサ51とは、サービスバルブ17、18によって冷凍装置4から分離可能である。
制御部67は、高温側制御部68と、低温側制御部69と、を有する。The high
A
A
The low
The
図11は、実施の形態4に係る冷凍装置の、各部材の配置を示す図である。
図11に示すように、冷凍装置4の各部材は、高温側筐体81と低温側筐体82とに分かれて配置される。
なお、図11では、冷却ユニット41が分離されている場合を示す。FIG. 11 is a diagram illustrating an arrangement of each member of the refrigeration apparatus according to
As shown in FIG. 11, each member of the
In addition, in FIG. 11, the case where the cooling
高温側筐体81には、高温側圧縮機12と、高温側凝縮器13と、高温側膨張弁14と、高温側制御部68と、が配置される。
低温側筐体82には、低温側圧縮機22と、中間冷却器23と、受液器25と、アキュムレータ26と、カスケードコンデンサ51と、低温側制御部69と、が配置される。
高温側筐体81と低温側筐体82とは、架台83に設置される。
高温側筐体81と低温側筐体82とが同一の筐体である場合には、部品が共通化され、装置のコストが削減される。In the high
In the low
The high
When the high-
サービスバルブ17、18は、高温側筐体81に配置される。
サービスバルブ17、18が低温側筐体82から遠い側に配置される場合には、バルブの開閉動作の作業性が向上する。
サービスバルブ27、28は、低温側筐体82に配置される。
サービスバルブ27、28が高温側筐体81から遠い側に配置される場合には、バルブの開閉動作の作業性が向上する。
カスケードコンデンサ51が高温側筐体81に近い側に配置される場合には、高温側蒸発器15とサービスバルブ17、18とを接続する配管を短くすることができる。The
When the
The
When the
When the
高温側制御部68には、運転スイッチ70が設けられる。
高温側制御部68には、少なくとも、高温側圧縮機12と、高温側凝縮器13に外気を供給する送風機84と、が接続される。
低温側制御部69には、運転スイッチ71が設けられる。
低温側制御部69には、少なくとも、低温側圧縮機22と、低温側膨張弁43と、温度センサ62と、低温側高圧圧力センサ63と、低温側低圧圧力センサ64と、中間冷却器23に外気を供給する送風機85と、が接続される。The high temperature
At least the high
The low temperature
The low temperature
(冷凍装置の作用)
実施の形態4に係る冷凍装置の作用について説明する。
実施の形態4に係る冷凍装置では、各部材が高温側筐体81と低温側筐体82とに分かれて配置される。
そのため、各部材が一つの筐体に配置される場合と比較して、個々の筐体の重量が削減され、冷凍装置4を運搬及び設置する際の作業性が向上する。(Operation of refrigeration equipment)
The operation of the refrigeration apparatus according to
In the refrigeration apparatus according to
Therefore, compared with the case where each member is arrange | positioned at one housing | casing, the weight of each housing | casing is reduced and the workability | operativity at the time of carrying and installing the
また、カスケードコンデンサ51が、低温側筐体82に配置される。
そのため、高温側筐体81と同様に、圧縮機と凝縮器と膨張弁とを有する既設の冷凍装置に、例えば現地で、低温側筐体82を後付けすることができ、既設の冷凍装置を多元冷凍装置に簡易に仕様変更することが可能である。Further, the
Therefore, similarly to the high-
また、実施の形態4に係る冷凍装置では、高温側筐体81と低温側筐体82とに、高温側制御部68と低温側制御部69とが別々に設けられる。
そのため、例えば、高温側圧縮機12が故障する、高温側サイクル16の保守点検を行う等に際して、高温側サイクル16の循環が停止した場合でも、使用者が低温側筐体82に設けられた運転スイッチ71をONにすることで、冷凍室の室内空気等の冷却対象を冷却することが可能である。In the refrigeration apparatus according to the fourth embodiment, the high
Therefore, for example, even when the circulation of the high
(変形例)
実施の形態4に係る冷凍装置では、サービスバルブ17が、高温側膨張弁14の出口側と高温側蒸発器15の入口側との間に設けられているが、サービスバルブ17が、高温側凝縮器13の出口側と高温側膨張弁14の入口側との間に設けられ、高温側膨張弁14が、低温側筐体82に配置されてもよい。(Modification)
In the refrigeration apparatus according to the fourth embodiment, the
実施の形態4に係る冷凍装置では、カスケードコンデンサ51が、低温側筐体82に配置されているが、サービスバルブ17、18が、低温側サイクル21に設けられ、カスケードコンデンサ51が、高温側筐体81に配置されてもよい。
In the refrigeration apparatus according to the fourth embodiment, the
実施の形態4に係る冷凍装置では、高温側筐体81の配管と低温側筐体82の配管とが、サービスバルブ17、18によって接続されているが、サービスバルブ17、18ではなく、例えばろう付け等、他の手段によって接続されてもよい。
In the refrigeration apparatus according to the fourth embodiment, the piping of the high
以上、実施の形態1乃至実施の形態4について説明したが、本発明は各実施の形態の説明に限定されない。
例えば、各実施の形態又は各変形例を組み合わせることも可能である。The first to fourth embodiments have been described above, but the present invention is not limited to the description of each embodiment.
For example, it is also possible to combine each embodiment or each modification.
1、2、3、4 冷凍装置、11、16 高温側サイクル、12 高温側圧縮機、13 高温側凝縮器、14 高温側膨張弁、15 高温側蒸発器、17、18、27、28 サービスバルブ、21、30、32 低温側サイクル、22 低温側圧縮機、23 中間冷却器、24 低温側凝縮器、25 受液器、26 アキュムレータ、29 配管、31 流量調整弁、33 バイパス管、34 低温側第2電磁弁、41 冷却ユニット、42 低温側第1電磁弁、43 低温側膨張弁、44 低温側蒸発器、51 カスケードコンデンサ、61、65、66、67 制御部、62 温度センサ、63 低温側高圧圧力センサ、64 低温側低圧圧力センサ、68 高温側制御部、69 低温側制御部、70、71 運転スイッチ、81 高温側筐体、82 低温側筐体、83 架台、84、85 送風機。 1, 2, 3, 4 Refrigeration equipment, 11, 16 High temperature side cycle, 12 High temperature side compressor, 13 High temperature side condenser, 14 High temperature side expansion valve, 15 High temperature side evaporator, 17, 18, 27, 28 Service valve , 21, 30, 32 Low temperature side cycle, 22 Low temperature side compressor, 23 Intermediate cooler, 24 Low temperature side condenser, 25 Receiver, 26 Accumulator, 29 Piping, 31 Flow control valve, 33 Bypass pipe, 34 Low temperature side Second solenoid valve, 41 Cooling unit, 42 Low temperature side first solenoid valve, 43 Low temperature side expansion valve, 44 Low temperature side evaporator, 51 Cascade capacitor, 61, 65, 66, 67 Control unit, 62 Temperature sensor, 63 Low temperature side High pressure sensor, 64 Low temperature side low pressure sensor, 68 High temperature side control unit, 69 Low temperature side control unit, 70, 71 Operation switch, 81 High temperature side housing, 82 Low temperature Housing, 83 frame, 84 and 85 blower.
Claims (6)
第2圧縮機、第2凝縮器、受液器、第2絞り装置、及び第2蒸発器が順次配管接続され、冷媒が循環する第2冷媒回路と、
前記第1蒸発器と前記第2凝縮器とで構成され、前記第1蒸発器を流れる冷媒と前記第2凝縮器を流れる冷媒とが熱交換を行うカスケードコンデンサと、
前記第1圧縮機及び前記第2圧縮機の運転を制御する制御部と、を備え、
前記受液器は、前記カスケードコンデンサの下方に配置されており、
前記制御部は、前記第2圧縮機の運転が停止している際に、前記第1圧縮機の運転を稼働させ、前記第2圧縮機の運転が停止し、且つ、前記第1圧縮機の運転が稼働している際に、前記第2冷媒回路の高圧側圧力に基づいて、前記第1圧縮機の周波数及び前記第1絞り装置の開度の少なくともいずれか一方を制御する、
ことを特徴とする冷凍装置。 A first refrigerant circuit in which a first compressor, a first condenser, a first throttling device, and a first evaporator are sequentially connected by piping and the refrigerant circulates;
A second refrigerant circuit in which a second compressor, a second condenser, a liquid receiver, a second throttling device, and a second evaporator are sequentially connected by piping, and the refrigerant circulates;
A cascade condenser composed of the first evaporator and the second condenser, wherein the refrigerant flowing through the first evaporator and the refrigerant flowing through the second condenser exchange heat;
A controller that controls the operation of the first compressor and the second compressor ,
The receiver is arranged below the cascade condenser,
The control unit activates the operation of the first compressor when the operation of the second compressor is stopped, stops the operation of the second compressor, and the operation of the first compressor. When the operation is in operation, based on the high pressure side pressure of the second refrigerant circuit, control at least one of the frequency of the first compressor and the opening of the first expansion device,
A refrigeration apparatus characterized by that.
前記制御部は、前記第2圧縮機の運転が停止し、且つ、前記第1圧縮機の運転が稼働している際に、前記流量調整弁を開く、
ことを特徴とする請求項1に記載の冷凍装置。 A flow rate adjusting valve is provided on a pipe connecting the outlet side of the second condenser and the liquid receiver,
The control unit opens the flow rate adjustment valve when the operation of the second compressor is stopped and the operation of the first compressor is operating.
The refrigeration apparatus according to claim 1 .
前記制御部は、前記第2圧縮機の運転が停止し、且つ、前記第1圧縮機の運転が稼働している際に、前記電磁弁を開く、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の冷凍装置。 The upper part of the receiver and the inlet side of the second condenser are connected by a bypass pipe via a solenoid valve,
The control unit opens the solenoid valve when the operation of the second compressor is stopped and the operation of the first compressor is operating.
The refrigeration apparatus according to claim 1 or 2 , wherein
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の冷凍装置。 When the low pressure side pressure of the second refrigerant circuit exceeds a preset first reference pressure and the high pressure side pressure of the second refrigerant circuit is equal to or lower than a preset second reference pressure, the control unit And operating the first compressor and the second compressor.
The refrigeration apparatus according to any one of claims 1 to 3 .
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の冷凍装置。 The control unit stops the operation of the second compressor when the low-pressure side pressure of the second refrigerant circuit is equal to or lower than a preset third reference pressure.
The refrigeration apparatus according to any one of claims 1 to 4 , wherein:
前記第2圧縮機の運転が停止している際に、前記第1圧縮機の運転を稼働させ、前記第2圧縮機の運転が停止し、且つ、前記第1圧縮機の運転が稼働している際に、前記第2冷媒回路の高圧側圧力に基づいて、前記第1圧縮機の周波数及び前記第1絞り装置の開度の少なくともいずれか一方を制御するステップを有する、
ことを特徴とする制御方法。 A first compressor, a first condenser, a first throttling device, and a first evaporator, which are sequentially connected by piping to circulate the refrigerant, a second compressor, a second condenser, a liquid receiver, The refrigerant | coolant which consists of a 2nd refrigerant circuit with which a 2nd expansion device and a 2nd evaporator are connected by piping sequentially, a refrigerant | coolant circulates, a said 1st evaporator, and a said 2nd condenser, and flows through a said 1st evaporator. And a cascade condenser that exchanges heat between the refrigerant flowing through the second condenser, and the receiver is a control method for a refrigeration apparatus disposed below the cascade condenser,
When the operation of the second compressor is stopped, the operation of the first compressor is operated, the operation of the second compressor is stopped, and the operation of the first compressor is operated. when you are, based on the high-pressure side pressure of the second refrigerant circuit, comprising the step that controls at least one of the opening degree of frequency and said first throttle device of the first compressor,
A control method characterized by that.
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